以光学倍频为代表的光学非线性技术在激光波长扩展、超快信号处理、量子光源和太赫兹技术等方面具有重要的应用。而要实现高效率的光学频率转换，非线性晶体中的光波就必须要满足相位匹配（Phase Matching）条件，即转换前后同时满足动量和能量守恒。在传统的均匀晶体中，相位匹配条件是很难满足的；近年来，人们在具有周期性结构的光子晶体（photoniccrystal）中提出了准相位匹配（Quasi-Phase Matching，QPM）的概念，实现了在均匀晶体中难以获取的非线性特性和功能，确保了不同频率的光波之间的高效能量交换。然而，到目前为止，由于缺乏三维样品的制备技术，非线性光子晶体只能被限制为一维或二维的几何形状，如常见的超晶格结构。近日，来自澳大利亚国立大学的WieslawKrolikowski教授、Yan Sheng博士等人，以及山东大学的王继扬教授、张怀金教授研究团队、波兰华沙工业大学KrzysztofSwitkowski教授、德国马普所Kaloian Koynov教授等人，通过采用超快光学局域反转（ultrafastlight domain inversion）的方法，在Ba0.77Ca0.23TiO3(BCT)铁电材料中制备出了一个三维非线性光子晶体，能够沿任意方向对非线性过程进行相位匹配，消除了低维体系在空间自由度上受到的约束。此处所使用的光学极化方法与现有的光学制备技术完全兼容，包括常见的飞秒激光直写折射率分布，可拓展到铌酸锂（lithium niobate）等优异的非线性光电材料，为实现下一代光通信的三维非线性集成光子器件的芯片制造技术铺平了道路。相关论文发表在近期的《Nature Photonics》上。

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来源：两江科技评论